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 冬季氣溫下降,不少地區溫度在0°C之下(即負溫),土壤、混凝土、砂漿等所含的水分凍結,建築材料容易脆裂,給建築施工帶來許多困難。通常日平均氣溫低於5°C或日最低氣溫低於-3°C時, 就要採取冬季施工措施,以保證工程質量。由於冬季施工需保溫覆蓋和消耗較多熱能,增加工程造價,故諸如場地平整、地基處理、室外裝飾、屋面防水及高空灌築混凝土等工程項目要盡量避免在冬季施工。

1 冬季施工 -正文

由於冬季施工需保溫覆蓋和消耗較多熱能,增加工程造價,故諸如場地平整、地基處理、室外裝飾、屋面防水及高空灌築混凝土等工程項目要盡量避免在冬季施工。對於不得不在冬季施工的項目,則須因時因地制宜,制定冬季施工措施,並及時掌握氣溫變化。分部工程常用的冬季施工方法如下:
  土方工程  ①防治土壤凍脹。在低溫時間較長、土粒較細、補給水較充裕地區,其土壤在凍結期間,由於土粒周圍薄膜水和毛細水的作用,土中水分不斷地向凍結線積聚,形成冰層,體積增大,以致土粒間的空隙無法容納而向上隆起,造成凍脹,其脹力可大至0.5~1.0兆帕。如不做妥善處理,基礎會被抬起,使建築物開裂、傾斜、抬高乃至倒坍。所以在凍脹土上建造建築物時,要考慮基礎形式,盡量減少底面及側面面積,合理確定其埋置深度,加強土壤保溫,做好地表排水。此外,鋪設砂墊層可以切斷土壤的毛細水作用,回填多孔材料也可防止凍脹影響。②土方開挖。一般宜在入冬前挖好,覆蓋保溫。必須在冬季開挖的部位,可在土表面覆蓋保溫材料或在冰凍前翻鬆表土。翻鬆厚度須視土質和負溫情況而定,一般不得小於0.5米。 覆蓋材料必須保持乾燥,其厚度應按各種材料的保溫性能和土壤可能達到的凍結深度計算決定。開挖凍土通常採用機械和爆破兩種方法。機械開挖凍土,可按土壤凍深用鏟運機或正鏟挖土機挖掘,也可用錘擊鬆土裝置砸擊凍土外殼,再用機械挖除。當凍土深度超過0.7米時,機械挖土已不經濟,可用爆破。爆破凍土宜用硝銨炸藥,以雷管引爆。其炮眼位置、孔徑、孔深及炸藥用量經計算確定,操作時要注意人身安全。此外,為了減輕挖掘困難,可用蒸汽循環針或電氣加熱融化凍土的方法。但耗用熱能甚巨,只在電力熱源充沛、經濟合理等條件下採用。③土方回填。凍土塊堅硬不易壓實,解凍融化后易導致塌陷,故回填盡量採用不凍土,如用凍土應限制其粒徑與摻用量。
  砌築工程  ①摻鹽砂漿法。以食鹽的水溶液調製砌築砂漿,利用食鹽兼有抗凍和速凝的性能,使砂漿在負溫下硬化。食鹽的摻量隨氣溫降低而增大,當室外氣溫低於-15°C時,還須適當提高砂漿標號。因摻鹽砂漿有導電、吸濕、析鹽等缺點,對保溫、絕緣、裝飾外表面有特殊要求的工程,應限制使用。
  ② 凍結法。 用普通砂漿砌筑後在負溫下任其凍結,利用其凍結強度使砌體在負溫中穩定,待開凍轉入常溫后再產生砂漿強度的方法。由於此法歷經凍結、融化、結硬三個過程,砂漿強度及其與磚面的粘接力均有所損失,特別是融化階段的強度消失,可能形成砌體下沉變形,施工時應加支撐,以保證砌體穩定。對承受動力荷重、撓曲、偏心受壓以及超過高度限值的砌體,此法均不適用,更不得用於砌石工程。
 

2 冬季施工 -混凝土工程

  混凝土在凝結過程中如受到負溫侵襲,水泥的水化作用受到阻礙,其中遊離水分開始結冰,體積增大9%,有使混凝土凍裂而嚴重影響混凝土質量的危險;混凝土初期受凍后再置於常溫下養護,其強度雖仍能增長,但已不能恢復到未遭凍害的水平;而且遭凍愈早,後期強度的恢復就愈困難。為了探索新澆混凝土在受凍前達到多大強度才能基本上避免凍害,各國都做過大量試驗。中國現行規範規定,這一臨界強度值為28天正常養護強度的40%,並不小於5兆帕。混凝土的冬季施工措施就是以此為基點的。
  採用妥善的養護方法,防止早期受凍是保證混凝土冬季施工質量的關鍵。一般應根據氣溫情況、結構特點和現場能源條件抉擇。①當最低氣溫不低於-15°C,結構的表面係數(表面積和體積之比)不大於 5的地面或地下工程,宜採用蓄熱法;②結構的表面係數在5以上,要求獲得早強,且電力供應條件較好者,可採用電熱法;③結構的表面係數較大,如柱、梁、板等且有充裕蒸汽可資利用時,可採用蒸汽法。此外,對於預製混凝土構件接頭、牆板拼縫以及現澆圈樑等,也可採用遠紅外線或電磁感應的加熱方法取得早強的效果。不論採取何種養護方法,都要注意所用水泥的適應性,進行熱工計算,加強保溫防風,並控制人工加熱的升溫、恆溫、降溫速度,以免混凝土受凍或乾裂。
  為了防止遭受早期凍害,通常要求開始養護時的混凝土溫度不低於 5°C。由於蓄熱法是依靠水泥水化熱和混凝土拌合物本身的熱量,在保溫的條件下達到預定溫度的方法,其養護溫度需提高到10°C以上。為此混凝土在拌制、運輸、灌築、搗實等過程中,必須採取措施,不使熱量散發過快。負溫下製備混凝土時,可適當將水和砂石加熱,但水和砂石混合物的溫度應不超過40°C,否則投入水泥時易發生假凝。除加熱養護外,冬季混凝土也可摻用早強劑、防凍劑等拌制,以降低其冰點,使混凝土在負溫下硬化。在混凝土中摻用氯鹽時,其摻入量要嚴加控制。氯鹽對鋼筋有鏽蝕作用,並要增大混凝土的導電率,故一般只能用於無筋混凝土。對於預應力混凝土結構,或經常處於潮濕狀態或靠近高壓電源的建築物,不能摻氯鹽。
  在冬季制配混凝土時可摻入引氣劑(見混凝土外加劑),其目的是利用混凝土含有大量分佈均勻的微孔,以減緩遊離水的凍結壓力對混凝土中毛細孔結構的破壞,從而提高其抗凍能力。但含氣量增大會影響混凝土的密實度和強度,應加以控制。
  

3 冬季施工 -抹灰工程

  冬季抹灰有熱作和冷作兩種方法:①熱作法。通過提高操作時的室內溫度,使抹灰砂漿在正溫條件下凝固的方法。提高環境溫度可用加熱爐或蒸汽排管,也可用遠紅外線烘烤。②冷作法。抹灰是在不作加熱保溫的狀態下,用摻有抗凍劑的砂漿進行。此法常用於室外牆面抹灰。但不能用於靠近電源、經常處於潮濕狀態及外觀要求較高的工程。不論採取何種方法,冬季抹灰必須待建築物已沉降穩定,砌體強度已達到設計強度的20%以上,混凝土強度達到40%以上時才能進行,以免日後抹灰層開裂剝落。

4 冬季施工 -配圖

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